Публикации автора

Лесоболотные системы характеризуются широким разнообразием их экологии и структуры, связанным, в частности, с характером гидрологического режима. Оценка биомассы отдельных ярусов лесоболотных систем позволяет глубже понять экологию взаимосвязей нижнего и древесного ярусов в локальных условиях водообеспеченности и трофности торфяной залежи. Однако для лесоболотных систем Урала данные о биомассе деревьев основного и нижнего ярусов отсутствуют. Цель настоящего исследования состояла в оценке биомассы деревьев основного яруса и растений подлеска и подроста в лесоболотной системе, примыкающей к Исетскому озеру. В результате впервые для лесоболотных систем Среднего Урала получены фактические данные о биомассе основного яруса в количестве 18 и 12 деревьев соответственно березы (Betula pendula Roth) и сосны (Pinus sylvestris L.), а также 48 растений кустарничкового яруса пяти видов и 31 растения подроста трех пород. Получены статистически значимые аллометрические модели надземной биомассы деревьев по полному фракционному составу в связи с диаметром на высоте груди, сопоставление которых с данными по лесоболотным системам Березинского заповедника в Белоруссии показало, что по всем фракциям биомасса равновеликих деревьев березы и сосны в Белоруссии существенно меньше, чем на Урале. Для подлеска и подроста получены статистически значимые аллометрические зависимости надземной и ассимиляционной биомассы от высоты растения. Сравнение их с соответствующими показателями суходолов показало, что структура биомассы как подлеска в целом, так и подроста разных пород существенно различается между суходолом и лесоболотной системой. Полученные аллометрические модели биомассы деревьев основного яруса и растений подлеска и подроста дают возможность оперативной оценки названных показателей на единице площади лесоболотных систем Среднего Урала.

Торфяные болота занимают около 3–4 % площади суши Земли, они играют существенную роль в формировании климата, регулировании речного стока, в газовом обмене с атмосферой, а также вносят значимый вклад в глобальный круговорот углерода. Изучение накопления углерода в биомассе различных ярусов лесоболотных систем – приоритетное направление. Хотя оценке биологической продуктивности лесоболотных систем уделено достаточно большое внимание, с получением объективной информации о круговороте органического углерода в болотах имеются существенные проблемы. В частности, для лесоболотных систем Урала отсутствуют данные о биомассе основного и нижнего ярусов. В данном исследовании впервые для Урала в градиенте расстояний 450, 200, 110 и 70 м от оз. Исеть (56.95о с. ш., 60.39о в. д.) заложены четыре пробные площади, на которых определены таксационные показатели древостоев и структура надземной биомассы всех функциональных групп растений. Высота пробных площадей над уровнем моря составила 250–253 м, а уровень грунтовых вод варьировал от 0 до 5 см от поверхности. Cредний возраст древостоев в названном градиенте снижался с 163 до 37 лет, средняя высота древостоев – с 5.5 до 2.2 м, запас – с 127 до 13 м3/га. Установлено, что в названном градиенте биомасса древесного яруса снижается с 77 до 8 т/га, а биомасса нижнего яруса увеличивается с 1 до 4 т/га. Сопоставление полученных показателей структуры биомассы древесного и нижнего ярусов с данными других регионов показало, что выявленные результаты имеют региональную специфику.

Площади естественных лесов на планете постепенно сокращаются и часто заменяются искусственными насаждениями, площади которых продолжают расти. Необходимо знать, как эта замена может повлиять на изменение структуры квалиметрических и количественных показателей биомассы лесов под влиянием климатических сдвигов и, соответственно, на их способность накапливать углерод и на устойчивость к изменению климата. Определение квалиметрических показателей стволов довольно трудоемко в связи с необходимостью взятия нескольких дисков по высоте ствола, их обмера, сушки и двойного взвешивания, причем, исследования обычно посвящены древесине, но не коре ствола. Вследствие трудоемкости определения квалиметрических показателей стволов деревьев, предлагаются методы их оценки по связи с соответствующим значением на высоте груди ствола. Насколько нам известно, результаты многофакторного анализа связи квалиметрических показателей всего ствола с локальными его значениями на высоте груди и морфометрией деревьев в литературе отсутствуют. Наши исследования проведены в бору Аман-Карагай в условиях сухой степи Тургайского прогиба, где в чистых сосновых насаждениях было заложено 37 пробных площадей, в том числе 23 – в культурах и 14 – в естественных сосняках, на которых было взято 300 модельных деревьев, в том числе 190 в культурах и 110 в естественных сосняках. В результате разработаны прогностические модели средневзвешенных квалиметрических показателей (Qcp) (содержания сухого вещества и плотности древесины и коры) в зависимости от соответствующих показателей ствола на высоте груди (Q1,3) и высоты дерева с учетом происхождения древостоя. Названные независимые переменные объясняют от 68 до 92 % варьирования Qcp, а вклады Q1,3, высоты дерева и происхождения древостоя в объяснение варьирования Qcp составляют соответственно 62, 25 и 13 %. Большая часть показателей Qcp в культурах на статистически значимом уровне меньше, чем в естественных сосняках. Предложенные модели дают возможность определять квалиметрические показатели стволов у сосны Тургайского прогиба без рубки модельных деревьев.

В исследованиях углеродного цикла и экологии растений полезным показателем является базисная плотность древесины (БП) (basic density) как отношение массы в абсолютно сухом состоянии (при влажности 0 %) к «зеленому» объему (объему древесины в состоянии насыщения водой). Данные о БП древесины большинства видов в пределах региона часто недоступны, и используются средние значения на уровне родов или семейств. Однако может наблюдаться значительная филогенетическая и географическая изменчивость БП, и использование ее средних значений на уровне рода возможно лишь при отсутствии региональных данных. Практически все опубликованные данные содержат информацию о БП собственно древесины, без учета коры. Если необходимо рассчитать биомассу стволов в коре по имеющимся данным объемов на основе БП, различающейся для древесины и коры, то получить искомый результат с достаточной точностью невозможно, поскольку в каждом конкретном случае неизвестно соотношение древесины и коры, а оно различается существенно. Наличие огромных массивов данных о запасах стволовой древесины, накопленных традиционной лесной таксацией, дает возможность оценивать абсолютно сухую биомассу стволов в коре на больших площадях, используя известные значения БП стволов. Цель наших исследований состояла в анализе региональных особенностей БП стволов в коре у хвойных древесных видов Евразии. Используя авторскую базу данных о квалиметрии деревьев лесообразующих видов Евразии, сформирована выборка 3220 деревьев пяти хвойных древесных родов (подродов) Евразии. Применена структура модели смешанного типа, включающая в себя численные (возраст и диаметр ствола) и фиктивные переменные, кодирующие географические регионы. Выполнены два ранжирования по величине БП стволов в коре, а именно, ранжирование кластеров в пределах рода (для 5-хвойных сосен - в пределах подрода) и видоспецифичное ранжирование, согласно которому максимальным значением характеризуется ель восточная и минимальным – ель аянская. Полученные модели и ранжирования видов по величине БП стволов в коре могут быть использованы при расчетах углеродного пула в хвойных древостоях по данным инвентаризации лесов.